关于智能变电站就地化保护方案的探讨

黎月泰，王 龙

(国网宁夏电力有限公司 吴忠供电公司，宁夏 吴忠 751100)

0 引言

目前智能变电站大量的投入实现了站内信息数字化、规约统一化、操作及告警智能化、运行状态可视化[1]，但普遍存在占地面积大、效率低、保护装置类型及数量多、调试维护难度大等问题。特别是合并单元、智能终端和过程层交换机的投入，增加了大量接口设备，与保护测控装置间还需要使用大量光纤配线架及长距离光缆建立连接，光口多发热量大。虽然实现了二次系统的全站信息数字化，但过于复杂，信息系统的稳定性及可靠性还需进一步验证。如何减少设备体积，提高设备可靠性，降低运维成本与难度，成为亟需解决的问题。采用通用标准、易维护、实现统一采集信息、集中状态监测的就地化保护即可解决上述问题。

1 就地化保护的整体方案

就地化保护遵从IEC61850协议，保持“三层两网”结构，站控层包括监控主机、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器等；间隔层包括继电保护装置、测控装置、故障录波器、网络分析装置、站域保护装置、就地化保护智能管理单元等；过程层设备包括各间隔智能组件等[2]。就地化保护采用电缆直采直跳，取消了合并单元、智能终端与过程层交换机的使用，功能集成于保护装置内部，仅需中心交换机即可。保护装置依然拥有GOOSE、SV组网的输出功能，供故障录波器、网络分析装置等使用。就地化保护的整体方案如图1所示。

图1 就地化保护的整体方案

2 就地化保护各间隔实施方案

2.1 线路保护方案

以220 kV线路双重化配置就地化保护为例，其中单套线路就地化保护配置方案如图2所示。

图2 220 kV单套线路就地化保护配置方案

线路间隔包含线路保护装置(双套)、线路测控单元、母差子机(双套)以及故障录波子机。保护装置集成合并单元、智能终端功能。每套保护装置均具有完整主后备保护功能，并且采用电缆采集本间隔电流电压、开关量信息，通过SV网络发布本间隔电流、电压数值信号[3-5]。采用电缆直接跳闸方式，通过GOOSE网络发布跳闸等其他信号，并通过GOOSE网络订阅其他相关信号(启动失灵、闭锁重合闸)。

2.2 主变保护方案

220 kV主变保护由保护主机和子机组成，涉及变压器高压侧、中压侧、低压侧、本体等，在高压、中压、低压三侧及本体处分别设置主变保护子机，本体处子机集成主机功能，再以环网的方式将主机与各子机连接。各侧子机通过电缆采集电压、电流、开关量，以电缆形式直接跳闸。主机包含所有保护功能及本体子机功能，主机通过环网采集数据进行逻辑运算，运算结果通过环网发送给子机。跨间隔信息通过GOOSE网收发。220 kV主变就地化保护配置方案如图3所示。

图3 220 kV变电站主变就地化保护配置方案

2.3 母线保护方案

220 kV母线保护涉及220 kV母线上所有线路间隔、母联及变压器间隔，依据间隔配置母差子机，每个子机通过电缆采集本间隔的交流量与开关量，再以环网形式与母差主机连接，通过主机下行信息方式经子机电缆执行跳闸[6-8]。联闭锁信息(启动失灵、失灵联跳、远跳闭重)通过GOOSE网传输。220 kV母差保护配置方案如图4所示。

图4 220 kV母差保护配置方案

2.4 就地化保护智能管理单元

智能管理单元是智能变电站就地化保护的核心装置，是全站保护装置的人机接口，可以实时展示全站间隔采样、告警信息、定值参数及软压板信息。能够完成参数修改、定值整定和软压板投退功能，实现全站保护配置的全寿命周期管理，对CID、CCD等文件进行备份，其信息调阅及发送通过MMS网传输。

3 效果评价

采用就地化保护的智能变电站与传统智能变电站相比，其保护装置与一次设备相邻，采用就地端子箱安装减去了汇控柜空调的安装，无需通过监控汇控柜温湿度确定空调运行状况，本间隔交流采样与开入开出量均采用电缆传输的方式，跨间隔的信息(如闭锁重合闸、启动失灵等)通过GOOSE网传输。其优势在于采用就地化的方式缩短了电缆及光缆的距离，保护装置与采样和出口模块的高集成度减少了保护装置的数量，采用电缆采样方式提高了可靠性，并且依旧保持智能变电站二次设备的全站数字化。

在数据信息处理分析方面，通过保护专网将信息上传至智能管理单元，而无需在保护装置上安装液晶面板，其优势在于装置不存在液晶花屏的故障，一定程度上降低了缺陷率，并且可以实时掌握全站的各种数字信息，修改参数信息等。就地化保护智能管理单元采用双机双网冗余配置，与监控、远动相关的采用IEC61850标准协议，也拥有很高的可靠性和通用性。

在二次回路方面，采用标准航空插头接口的方式。就地化保护装置的数据接口即插即用二次回路与传统智能变电站连接方法相比简便且不受光纤故障率高的影响，稳定性更好。通过专用连接器，减少了回路的中间环节，提升可靠性与速动性，减少消缺故障查找范围[9，10]。当开展检修作业时，更加集中的调试现场，以及装置故障更换时高度的通用性使得现场工作更加简便，提高了人员工作效率，减少停电时间。

由于就地化采用无防护安装的方式，装置具有IP67高防护等级、抗电磁干扰能力强、散热能力强的优点。其室外安装的模式相比于传统智能站室内保护屏、室外汇控柜的模式，减小了继电保护室的面积，加上一次GIS设备，使得变电站的占地面积更小。

4 结语

智能变电站采用就地化保护的方式可以真正实现全站信息集中监控，设备状态智能诊断。就地化充分结合了常规站与智能站的优点，采用常规站电缆采样跳合闸，采用SV、GOOSE组网与环网跨间隔连接，大量过程层设备的减少使得装置间连接可靠，回路简单。但就地化保护功能还需要实现装置小型化、全密封机箱结构、便于整体安装、拆卸及更换等基本要求。